現(xiàn)代食品分離技術(shù)

1、第二節(jié)食品分離過(guò)程的特點(diǎn)及選擇原則一、食品分離技術(shù)的分類食品分離技術(shù)按其分離規(guī)模可分為：實(shí)驗(yàn)室規(guī)模和工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模。實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的分離技術(shù)主要是用來(lái)進(jìn)行食品成分及食品中限量指標(biāo)的定量、定性分析和研發(fā)新產(chǎn)品是制備小量樣品用。工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的應(yīng)用是把實(shí)驗(yàn)室研發(fā)產(chǎn)品的技術(shù)進(jìn)行工業(yè)放大和設(shè)計(jì)后，進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)。食品分離技術(shù)按分離方法可分為：物理法。例如，離心，過(guò)濾，沉降等?；瘜W(xué)法。例如，離子交換，沉淀反應(yīng)等。物理化學(xué)法。例如，凝膠色譜分離，基于目標(biāo)物理化學(xué)性質(zhì)差異的各種萃取分離等。食品分離技術(shù)按分離性質(zhì)可分為非傳質(zhì)分離和傳質(zhì)分離兩大類。二、食品分離過(guò)程的特點(diǎn)食品分離過(guò)程因?yàn)榉蛛x對(duì)象的原因，與其他工業(yè)分離過(guò)程

2、相比，有其自身鮮明的特點(diǎn)。分離對(duì)象種類多，性質(zhì)復(fù)雜。食品分離的對(duì)象是農(nóng)、林、漁、牧、副食品等，要分離的物質(zhì)比化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物的分離復(fù)雜得多，要分離的物質(zhì)有有機(jī)物、無(wú)機(jī)物；原料的相態(tài)有固態(tài)、液態(tài)和氣體；要分離的物質(zhì)可能是有生命的細(xì)胞、微生物；可能是具有生理活性；可能是熱敏性及對(duì)堿、酸敏感的物質(zhì)等。產(chǎn)品質(zhì)量與分離過(guò)程密切相關(guān)。在食品生產(chǎn)過(guò)程中，采取的分離方法要注意防止高溫、過(guò)酸、過(guò)堿、氧化、高壓、重金屬離子污染、原料自身酶解等問(wèn)題。例如，在分離酶時(shí)，利用不同的分離過(guò)程，分離得到的酶活力單位可不同。在速溶茶的生產(chǎn)過(guò)程中，分離工藝的不同，可生產(chǎn)不同風(fēng)味、色澤不同的產(chǎn)品。產(chǎn)品要求食品安全。這就要求采用的分離

3、技術(shù)必須要符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)生產(chǎn)工藝要求嚴(yán)，生產(chǎn)過(guò)程中微生物、重金屬等指標(biāo)要符合標(biāo)準(zhǔn)。方法要效率高、選擇好，以便有效地分離除去有害有毒物質(zhì)。另外，生產(chǎn)中。所采用的分離技術(shù)對(duì)原料不要產(chǎn)生新的污染。分離對(duì)象在分離過(guò)程的易腐敗。食品分離的對(duì)象是食品，而腐敗是食品原料的特點(diǎn)，這就要求在分離過(guò)程之中必須控制分離條件，防止食品物料的氧化。污染微生物等，并盡量縮縮分離周期。三、食品分離技術(shù)的選擇原則隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，分離方法越來(lái)越多，每種分離方法都有它的長(zhǎng)處和不足。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中如果需要分離工序，首先應(yīng)選擇合適的方法，使之在技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理。選擇一種食品分離技術(shù)，總的原則是先要確定分離的目標(biāo)成分。對(duì)目標(biāo)

4、成分，要了解目標(biāo)成分的性質(zhì)，它的相對(duì)分子質(zhì)量、化學(xué)結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、電荷性、熱敏性以及生物活性等基礎(chǔ)性資料對(duì)確定分離方法的選擇起決定作用。(1)在知道目標(biāo)成分的性質(zhì)后可按下列步驟進(jìn)行分離工作：選擇和確定對(duì)目標(biāo)成分的定性、定量方法，以便在分離過(guò)程中能對(duì)目標(biāo)成分進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)分離效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。了解物料的性質(zhì)。例如，物料的黏度、目標(biāo)成分在物料中存在的部位、含量等。確定分離方法并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。是否可利用自然的能量進(jìn)行分離？是否為超高純度的分離？分離規(guī)模的大??？按這些要求選擇合適的分離技術(shù)。確定分離方法的評(píng)價(jià)指標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，評(píng)價(jià)指標(biāo)有：回收率、截留率、選擇性、經(jīng)濟(jì)性等。中試或工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的放大設(shè)計(jì)。(2)在分離

5、方法的選擇時(shí)，通常從確定產(chǎn)品純度和回收率方面作為主要的考慮因素外，還要考慮下列因素：產(chǎn)品價(jià)格：產(chǎn)品價(jià)格常成為選擇分離方法的主要因素。對(duì)廉價(jià)產(chǎn)物，常采用低能耗、廉價(jià)分離劑或無(wú)需分離劑，以及大規(guī)模的生產(chǎn)過(guò)程。對(duì)高附加值的產(chǎn)物，可采用中小生產(chǎn)規(guī)模，技術(shù)含量較高的分離技術(shù)。如果一個(gè)分離方法盡管可行，但其分離所得產(chǎn)品成本過(guò)高，就很難推廣應(yīng)用。因此，所選用的方法往往被要求等能耗、物耗低以保證產(chǎn)品的價(jià)格具有競(jìng)爭(zhēng)能力。目標(biāo)產(chǎn)物的特性：目標(biāo)產(chǎn)物的特性是指產(chǎn)物的熱敏性、吸濕性、氧化性、分解性等，這些特性是導(dǎo)致目標(biāo)產(chǎn)物變質(zhì)、降解、氧化等的根本原因，產(chǎn)品對(duì)工藝技術(shù)的一些特殊要求是選擇分離方法的一個(gè)重要因素。例如，食物

6、、飲料中含有熱敏性物質(zhì)，常會(huì)因受熱而變質(zhì)或失去營(yíng)養(yǎng)成分，所以，對(duì)食品分離來(lái)說(shuō)，應(yīng)盡量選用速率控制分離過(guò)程。采用熱分離時(shí)應(yīng)慎重，盡量避免過(guò)熱過(guò)冷對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量所造成的損害。混合物中的分子性質(zhì)：分離效率的高低關(guān)鍵在于原料中目標(biāo)產(chǎn)物與共存雜質(zhì)的性質(zhì)差異大小。對(duì)于大多數(shù)分離過(guò)程來(lái)說(shuō)，分離因子對(duì)分離方法的選擇可起指導(dǎo)作用，分離因子是表征分離過(guò)程中混合物內(nèi)各組分所能達(dá)到的分離程度。對(duì)于i,j兩個(gè)被分離組分，組分i和組分j在產(chǎn)品1中的摩爾分?jǐn)?shù)的比值除以在產(chǎn)品2中的比值表示為組分i和組分j的分離因子，如式1-8所示。分離因子越大，表示組分分離效果越好。il/j1aijj-1-8i2/j2包括分子的大小與形但在分離

7、過(guò)程中起作用的根本原因還在于分子的特性,狀、密度、沸點(diǎn)、溶解度、偶極矩、極化強(qiáng)度、電荷、臨界點(diǎn)等物理、化學(xué)、電磁、光學(xué)、生物學(xué)等性質(zhì)。例如，對(duì)于蒸儲(chǔ)操作，通常把分離的難易歸結(jié)與宏觀量相對(duì)揮發(fā)度即蒸氣壓的差別，但追其根本是取決于分子間作用力的強(qiáng)弱。同時(shí),在不同的分離過(guò)程中，這些分子特性對(duì)分離因子也有影響，如表1-5所示。表1-5不同的分子性質(zhì)對(duì)分離因子的影響分離方法純物質(zhì)的性質(zhì)物質(zhì)添加劑的性質(zhì)分子質(zhì)量分子體積分子形狀偶極矩和極化強(qiáng)度電荷化學(xué)平衡分子形狀偶極矩和極化強(qiáng)度蒸儲(chǔ)23420000結(jié)晶52232000萃取00000232滲析02300013超濾00400010電滲析00001020離子交換

8、00000120注：0-沒(méi)有影響，1-決定性影響，2-主要影響，3-次要影響，4-影響很小經(jīng)濟(jì)因素：分離過(guò)程能否商業(yè)化、工業(yè)化、取決于其經(jīng)濟(jì)性能否優(yōu)于常規(guī)分離過(guò)程，而過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性，在很大程度上又取決于目標(biāo)產(chǎn)物的回收率和質(zhì)量。事實(shí)上，經(jīng)濟(jì)上的可行性亦往往是取舍某一分離方法的一個(gè)決定因素。過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性應(yīng)包括工程設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)費(fèi)用，設(shè)備的投資和操作費(fèi)用等。工程設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)費(fèi)用的大小一般與這一過(guò)程所采用的設(shè)備是否是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備有關(guān)。非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備越多，花費(fèi)越大。投資包括設(shè)備制造與安裝費(fèi)用，設(shè)備費(fèi)用包括主設(shè)備和輔助設(shè)備費(fèi)用。一般希望設(shè)備的幾何形狀，內(nèi)部結(jié)構(gòu)愈簡(jiǎn)單愈好。操作費(fèi)用是操作人員工資、設(shè)備維修、折舊和質(zhì)量控制等

9、費(fèi)用的總和。操作費(fèi)用中原材料消耗和動(dòng)力消耗往往占主要地位。在操作中最好避免少用非標(biāo)機(jī)械、高速旋轉(zhuǎn)的設(shè)備和易損壞、難保養(yǎng)的設(shè)備。止匕外，氣態(tài)和液態(tài)的物料顯然比固體或泥漿狀物料有較低的操作費(fèi)用和更好的操作性能。安全與環(huán)保：選擇某一種分離方法時(shí)，還應(yīng)考慮它的工藝可行性和設(shè)備可靠性，一個(gè)有遠(yuǎn)見(jiàn)的工程技術(shù)人員必須在選定過(guò)程前定量地估計(jì)過(guò)程的安全性和由此可能帶來(lái)的對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。例如，在選擇超臨界流體萃取技術(shù)時(shí)，要考慮到高壓設(shè)備的安全性；在選擇分子蒸儲(chǔ)時(shí)，過(guò)程在高真空下操作，要考慮到某些物質(zhì)和氧氣混合后，可能出現(xiàn)燃燒爆炸等隱患。四、食品分離技術(shù)的評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)一種食品分離技術(shù)的優(yōu)良，可從下列幾個(gè)方面來(lái)考慮。1

10、 .回收率和產(chǎn)品純度能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)水平，分離過(guò)程的回收率越高越好。產(chǎn)品純度的高低據(jù)其使用目的來(lái)確定，例如，對(duì)于飼料用、食用、醫(yī)用的產(chǎn)品，其純度可不相同?；厥章嗜Q于當(dāng)時(shí)2 .產(chǎn)品質(zhì)量分離技術(shù)直接影響到食品的色、香、味、營(yíng)養(yǎng)及感官等品質(zhì)，合適的分離方法是產(chǎn)品質(zhì)量的保證。例如，在生產(chǎn)茶飲料時(shí)，茶葉中多酚類物質(zhì)是要保留下來(lái)的，而生物堿及茶蛋白可以想辦法除去，以保證茶飲料中不產(chǎn)生沉淀物。3 .產(chǎn)品安全性應(yīng)用分離技術(shù)從食物中分離獲得的產(chǎn)品，或者是對(duì)食品進(jìn)行加工時(shí)，必須要保證符合食品衛(wèi)生的要求，同時(shí)對(duì)于原有的食品原料不應(yīng)造成污染，不產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，并有利于原料綜合利用。4 .簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝一項(xiàng)好的先進(jìn)的食品

11、分離技術(shù)應(yīng)該可以簡(jiǎn)化食品的生產(chǎn)工藝，縮短分離過(guò)程的周期，有利于提高生產(chǎn)效率和減少食品原料在生產(chǎn)過(guò)程中變質(zhì)的可能性。例如，利用親和雙水相萃取木瓜蛋白酶時(shí)，原液中大量雜質(zhì)蛋白能夠與其他固體物質(zhì)一起被除去，與其他提取分離方法相比，雙水相萃取法可省去一到兩步過(guò)程。5 .降低能耗、場(chǎng)地，節(jié)省成本能源問(wèn)題是當(dāng)今世界非常關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題，所有工業(yè)過(guò)程都應(yīng)考慮能耗問(wèn)題，低能耗的技術(shù)往往是最有前途的技術(shù)?，F(xiàn)代食品分離技術(shù)，大都是在常溫下進(jìn)行，過(guò)程中無(wú)相變，能較大地降低能耗，有助于節(jié)約成本。另外，由于新型分離技術(shù)簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，能節(jié)省生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)場(chǎng)地的投資，也能降低生產(chǎn)成本。在具體選擇一種分離技術(shù)時(shí)，應(yīng)綜合評(píng)價(jià)上

12、述幾點(diǎn)，對(duì)分離方法進(jìn)行論證，做出綜合性的評(píng)價(jià)。第三節(jié)食品分離技術(shù)的重要性及其進(jìn)展一、食品分離技術(shù)在食品工業(yè)中的地位與作用分離過(guò)程是將混合物分成組成相互不相同的兩種或多種產(chǎn)品的操作。食品工業(yè)生產(chǎn)通常都有一個(gè)提純?cè)?、產(chǎn)品分級(jí)、中間產(chǎn)物分離等過(guò)程，生產(chǎn)裝置有中間產(chǎn)物和產(chǎn)品的多個(gè)分離設(shè)備以及機(jī)、泵等組件。隨著食品工業(yè)的發(fā)展，化工單元操作不斷向食品工業(yè)滲透并在食品加工領(lǐng)域內(nèi)實(shí)踐和提高，形成了適應(yīng)食品加工特殊要求的新型分離技術(shù)。食品工業(yè)中廣泛利用分離技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，例如：干燥過(guò)程在食品工業(yè)中的就有廣泛應(yīng)用，谷物的含水量從收獲時(shí)30%35%干燥到13%ft可以延長(zhǎng)儲(chǔ)存期一年。食品含水量低于5%微生物就難以生

13、存，酶難以作用，可長(zhǎng)期保持香味和營(yíng)養(yǎng)。以潔凈空氣和純水生產(chǎn)為例，就包括了沉降、濕法洗凈、過(guò)濾、電除塵、絮凝、泡沫分離、電滲析、超濾、反滲透以及離子交換等如此多的分離單元操作。食品的脫水、除去有毒或有害成分也離不開(kāi)分離過(guò)程，從水中除去鹽和有素物質(zhì)的蒸儲(chǔ)、吸附、萃取、膜分離等分離技術(shù)，使人們能從取之不盡的大海中提取淡水，從工、農(nóng)業(yè)污水中回收干凈水和其他有用的東西。天然食品往往被認(rèn)為是最為安全的食品，但天然食品中也含有對(duì)人體不利的成分，或?qū)δ承┤巳翰焕某煞?，如魚(yú)蝦。大豆等中含有過(guò)敏源物質(zhì)，雞蛋中膽固醇含量過(guò)高，對(duì)某些人群來(lái)說(shuō)，就不適宜過(guò)多進(jìn)食這些物質(zhì)；某些魚(yú)貝中含有天然毒素（如河豚毒素、巖蛤毒素等

14、），一些植物類食品中也含有天然毒素（如生氟糖甘、真菌毒素等），食品中的工業(yè)污染毒素和農(nóng)藥殘留物也有一定的限量標(biāo)準(zhǔn)，這些食物中的物質(zhì)都需要進(jìn)行適當(dāng)分離后，食物才能被人們食用。要采用高效、低廉、科學(xué)的工藝，生產(chǎn)出人們吃得更舒心、更安全、更方便、更營(yíng)養(yǎng)的食品，離不開(kāi)食品分離技術(shù)。食品分離技術(shù)已經(jīng)在食品工業(yè)中占有相當(dāng)重要的地位，這是因?yàn)椋悍蛛x技術(shù)作為食品工業(yè)的基礎(chǔ)，是重要的食品工藝過(guò)程之一。例如，在制糖業(yè)中，就要經(jīng)過(guò)提取、澄清、蒸發(fā)、結(jié)晶、分離、干燥等分離過(guò)程。利用分離技術(shù)可以提高農(nóng)作物綜合利用程度，生產(chǎn)高附加值的產(chǎn)品。例如，利用超濾和反滲透技術(shù)，從干酪乳清中回收乳清蛋白。利用分離技術(shù)可以改進(jìn)食品的營(yíng)

15、養(yǎng)與風(fēng)味。常溫與加熱處理會(huì)對(duì)食品的風(fēng)味及營(yíng)養(yǎng)的產(chǎn)生較大的差異，而像膜分離等濃縮分離技術(shù)可在常溫下操作，取代需要進(jìn)行加熱濃縮的食品生產(chǎn)過(guò)程，從而改善產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味。使產(chǎn)品更加符合衛(wèi)生、安全的要求。利用食品分離技術(shù)可以去除食品中的有毒成分，凈化食品生產(chǎn)用水，去除原料中的雜質(zhì)等。改變生產(chǎn)面貌。例如，可利用反滲透生產(chǎn)海鹽，對(duì)比日曬鹽，生產(chǎn)環(huán)境和衛(wèi)生狀況都要好。再例如，糖廠的蒸發(fā)車間往往噪音大、溫度高，生產(chǎn)環(huán)境不利于工人的健康，如果糖汁先用超濾濃縮到一定濃度后，再輸送到蒸發(fā)車間煮糖結(jié)品，可大大縮短煮糖的時(shí)間。研究分離技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用，對(duì)食品加工的科學(xué)化、現(xiàn)代化具有重要意義。分離操作一方面為食品工

16、業(yè)提供符合質(zhì)量要求的原料；另一方面對(duì)通過(guò)對(duì)食品原料、半成品進(jìn)行分離起著重要的作用。隨著現(xiàn)代工業(yè)趨向大型化生產(chǎn)，食品工業(yè)所產(chǎn)生的大量廢氣。廢水、廢渣需集中排放。對(duì)各種形式的流出廢物進(jìn)行末端治理，使其達(dá)到有關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)，不但涉及物料的綜合利用，而且關(guān)系到環(huán)境污染和生態(tài)平衡。因此，分離操作在食品工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位，在提高生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)品質(zhì)量中起舉足輕重的作用。當(dāng)代工業(yè)的三大支柱是材料、能源和信息，這三大產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都離不開(kāi)新的分離技術(shù)。人類生活水平的進(jìn)一步提高也有賴于新的分離技術(shù)。近年來(lái)，由于能源緊張，石油漲價(jià)，對(duì)分離過(guò)程的能耗越來(lái)越苛刻，隨之對(duì)設(shè)備性能要求也越來(lái)越高，分離技術(shù)的應(yīng)用

17、越來(lái)越得到人們的高度重視。在21世紀(jì)，分離技術(shù)必將日新月異，再創(chuàng)輝煌。二、食品分離過(guò)程的開(kāi)發(fā)食品分離過(guò)程的開(kāi)發(fā)，一般包括基礎(chǔ)研究、過(guò)程研究及工程研究等3個(gè)方面的開(kāi)發(fā)。1 .基礎(chǔ)研究開(kāi)發(fā)針對(duì)項(xiàng)目的應(yīng)用性基礎(chǔ)研究和工藝特征研究。以實(shí)驗(yàn)室研究為主體2 .過(guò)程研究進(jìn)行工藝、產(chǎn)品、設(shè)備等的工程放大試驗(yàn)，包括模型試驗(yàn)、微型中試、中間試驗(yàn)、原型裝置試驗(yàn)及工業(yè)試驗(yàn)的全部過(guò)程或部分過(guò)程。3 .工程研究包括技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)、概念設(shè)計(jì)、數(shù)學(xué)模型放大技術(shù)及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等。所以，食品分離新技術(shù)開(kāi)發(fā)不外乎有3個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：概念形成到課題的選定。技術(shù)與經(jīng)濟(jì)論證（可行性）和工業(yè)放大技術(shù)。其中，放大技術(shù)是研究開(kāi)發(fā)的核心。放大技術(shù)可以采用

18、數(shù)學(xué)模型方法、逐級(jí)經(jīng)驗(yàn)放大、工程理論指導(dǎo)放大和參照類似工業(yè)裝置放大等方法。對(duì)于一個(gè)缺乏參照系統(tǒng)的新的傳質(zhì)分離操作來(lái)說(shuō)。前兩種方法更為常用。（一）逐級(jí)經(jīng)驗(yàn)放大法其基本步驟是：進(jìn)行小試，確定操作條件和設(shè)備形式，以及可望達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。確定的依據(jù)是最終產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量和成本，并不考慮過(guò)程的機(jī)理。小試之后進(jìn)行規(guī)模稍大的中試，以確定設(shè)備尺寸放大后的影響（放大效應(yīng)），然后才能放大到工業(yè)規(guī)模的大型裝置。在處理物料復(fù)雜或?qū)x用的分離方法缺少經(jīng)驗(yàn)時(shí)，放大把握不大，則上述每級(jí)試驗(yàn)放大的倍數(shù)就小，往往需經(jīng)多級(jí)中間試驗(yàn)。逐級(jí)經(jīng)驗(yàn)放大有以下4個(gè)基本特點(diǎn)：著眼于外部的聯(lián)系，即僅考慮變量與結(jié)果間關(guān)系，不研究過(guò)程的內(nèi)部規(guī)律

19、。著眼于綜合研究，不試圖進(jìn)行復(fù)雜過(guò)程的分解。決策步驟是人為的，不是科學(xué)論證的結(jié)果。由于上述開(kāi)發(fā)的基本步驟和每步的目的均忽略了結(jié)構(gòu)變量、操作變量、和幾何變量間的有機(jī)聯(lián)系和相互影響，因此小試中最優(yōu)的條件往往到中試就不一定是最優(yōu)，更不要說(shuō)放大到工業(yè)規(guī)模了。但從現(xiàn)實(shí)性和經(jīng)濟(jì)性考慮，逐級(jí)經(jīng)驗(yàn)放大的步驟又只能如此。這樣便造成逐級(jí)經(jīng)驗(yàn)放大既費(fèi)事，又不十分可靠。放大過(guò)程是外推的，而外推往往是不可靠的，因此經(jīng)驗(yàn)放大有一定的風(fēng)險(xiǎn)，問(wèn)題越復(fù)雜，每次放大的倍數(shù)就越小。由于逐級(jí)經(jīng)驗(yàn)放大需數(shù)次進(jìn)行真實(shí)性的、僅規(guī)模小些的試驗(yàn)，必然耗資大，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，且因化工生產(chǎn)中變量很多，要全面尋優(yōu)的實(shí)驗(yàn)工作量太大，實(shí)際上也做不到，所以，

20、可靠的最優(yōu)結(jié)果往往得不到。（二）數(shù)學(xué)模型方法此法基于對(duì)過(guò)程本質(zhì)的深刻理解，將復(fù)雜過(guò)程分解為多個(gè)較簡(jiǎn)單的子過(guò)程，再根據(jù)研究的目的進(jìn)行合理簡(jiǎn)化，得出物理模型；應(yīng)用物理基本規(guī)律及過(guò)程本身的特征方程對(duì)物理模型進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，得到數(shù)學(xué)模型，如是微分方程，還需建立初始條件和邊界條件；對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析解或數(shù)值解，得到設(shè)計(jì)計(jì)算方程。這些方程中包含有模型參數(shù)，需通過(guò)簡(jiǎn)化試驗(yàn)（即不一定是實(shí)際物系、實(shí)際操作條件）確定它們。接著，應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行復(fù)雜過(guò)程的綜合研究和尋優(yōu)，得到最優(yōu)結(jié)果。最后，需進(jìn)行中間試驗(yàn)檢驗(yàn)結(jié)果的可靠性。數(shù)學(xué)模型法盡管在方法的邏輯上合理，從方法論上說(shuō)也很科學(xué)，與逐級(jí)經(jīng)驗(yàn)放大方法相比?？梢怨?jié)省試驗(yàn)費(fèi)用，

21、縮短開(kāi)發(fā)周期，結(jié)果比較可靠，但在化工中的實(shí)際應(yīng)用至今仍然有限。主要原因在于化工過(guò)程太復(fù)雜，可靠又合理簡(jiǎn)化的數(shù)學(xué)模型難以建立。分離過(guò)程開(kāi)發(fā)應(yīng)達(dá)到下列目的：合適的分離方法和流程；優(yōu)化的工藝操作條件；分離設(shè)備的合理選型與幾何尺寸的確定。實(shí)際上，上述兩種開(kāi)發(fā)方法是從兩個(gè)側(cè)面去完成上述目的的。如果待開(kāi)發(fā)的過(guò)程和設(shè)備極其復(fù)雜，對(duì)它們理解甚少，那么往往需沿襲逐級(jí)經(jīng)驗(yàn)放大法，試驗(yàn)將主要尋求設(shè)備的放大效應(yīng)，得到放大判據(jù)。如果過(guò)程設(shè)備都很簡(jiǎn)單，或者對(duì)它的理解比較透徹，通過(guò)合理的分解和簡(jiǎn)化完全可能得到可靠的數(shù)學(xué)模型，則試驗(yàn)將主要是驗(yàn)證數(shù)學(xué)模型，修正模型參數(shù)。因而，針對(duì)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的技術(shù)特征應(yīng)采用與之相適應(yīng)的開(kāi)發(fā)方法。例

22、如，從合成氣中脫除二氧化碳，由原來(lái)的水洗流程改為碳酸丙烯脂代替水為吸收劑。在取得相平衡數(shù)據(jù)和理論當(dāng)量高度值后?？捎赡Ｐ驮囼?yàn)直接放大到千倍以上的工業(yè)裝置。工程技術(shù)人員夢(mèng)寐以求應(yīng)用數(shù)學(xué)分析方法直接解決開(kāi)發(fā)方法，但往往由于實(shí)際過(guò)程的復(fù)雜性而卻步。一般來(lái)說(shuō)，人們的認(rèn)識(shí)多數(shù)介于上述兩種開(kāi)發(fā)方法之間，所以，成功的開(kāi)發(fā)常常采用數(shù)學(xué)放大方法和逐級(jí)經(jīng)驗(yàn)放大兩者相結(jié)合的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)。三、食品分離技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)未來(lái)食品工業(yè)所關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題有：環(huán)境問(wèn)題。減少溫室氣體的排放，消除水、土壤的污染。工藝改進(jìn)。需要開(kāi)發(fā)更好的食品工業(yè)分離技術(shù)。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。產(chǎn)品多樣化，新的及有高附加值的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。能源問(wèn)題。提高能源利用率，找到能替代

23、高耗能的工藝。安全問(wèn)題。有時(shí)這與新的分離技術(shù)關(guān)系密切。食品分離技術(shù)是一種重要的食品加工技術(shù)，人們一直注重于對(duì)這種技術(shù)的研究于開(kāi)發(fā)，今后的發(fā)展重點(diǎn)是難分離體系的分離技術(shù)研究，高技術(shù)的動(dòng)態(tài)過(guò)濾技術(shù)研究以及新型的傳質(zhì)分離技術(shù)及裝備的研究與開(kāi)發(fā)，以提高分離過(guò)程的速率和效率。研究和開(kāi)發(fā)新的分離方法和傳質(zhì)設(shè)備，優(yōu)化傳統(tǒng)傳質(zhì)分離設(shè)備的設(shè)計(jì)和操作，不同分離方法的集成化，化學(xué)反應(yīng)和分離過(guò)程的有機(jī)結(jié)合，都是值得重視的發(fā)展方向?？茖W(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展導(dǎo)致了對(duì)分離技術(shù)的要求越來(lái)越高，近幾十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一些新型傳質(zhì)分離技術(shù)，已經(jīng)引起了食品工業(yè)界的重視并已經(jīng)嶄露頭角。1 .傳統(tǒng)分離技術(shù)得到發(fā)展隨著科技的進(jìn)步，人們生活水平的提高，對(duì)分離技術(shù)的期望也越來(lái)越高，社會(huì)的發(fā)展與需求為傳統(tǒng)分離技術(shù)的發(fā)展和更新提供了可能和途徑和應(yīng)用天地，促使其從實(shí)踐到理論，再?gòu)睦碚摰綄?shí)踐，不斷地提高和完善。對(duì)傳統(tǒng)分離過(guò)程或方法加以變革后，產(chǎn)生新的食品分離技術(shù)，在蒸儲(chǔ)、蒸發(fā)、吸附、結(jié)晶、萃取、沉淀等傳統(tǒng)食品分離方法的基礎(chǔ)上，發(fā)展了許多新型食品分離技術(shù)，例如，基于結(jié)晶機(jī)理的磁處理結(jié)晶法，